40
Pengaruh Sistem Dan Rasio Pulley Terhadap Daya Listrik Pada Generator Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro
Indra Sanun Lubis
D4 Teknik Listrik, Fakultas Vokasi, Universitas Negeri Surabaya Indra.19001@mhs.unesa.ac.id
Reza Rahmadian, Mahendra Widyartono, dan Aditya Chandra Hermawan
D4 Teknik Listrik, Fakultas Vokasi, Universitas Negeri Surabayarezarahmadian@unesa.ac.id , mahendrawidyartono@unesa.ac.id , adityahermawan@unesa.ac.id Abstrak
Pembangkit listrik tenaga pikohidro menggunakan aliran air sebagai sumber energi untuk menggerakkan turbin yang selanjutnya mentransmisikan putaran tersebut ke generator. Agar putaran turbin bisa dipindahkan dengan efisien ke generator, digunakanlah sistem pulley dan sabuk-V. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh sistem dan rasio pulley terhadap keluaran daya pada generator. Dalam penelitian ini, digunakan dua sistem pulley, yaitu sistem pulley sabuk terbuka atau sistem pulley 2 tingkat, dan sistem sabuk gabungan atau sistem pulley 4 tingkat. Selain itu, digunakan tiga rasio pulley yang berbeda, yaitu 1:1, 1:3, dan 1:8. Data yang diambil dalam penelitian ini meliputi kecepatan putaran (rpm), tegangan (Volt), arus (ampere), daya (Watt), torsi (Nm), kecepatan sudut (w), dan kecepatan putaran sabuk (Vp). Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem pulley 4 tingkat dengan rasio 1:8 memberikan nilai tertinggi untuk rpm generator, yaitu 1063,6 rpm, dan tegangan tanpa beban sebesar 57,4 Volt DC.
Kata kunci : pulley,sabuk-v, sistem sabuk terbuka,sistem sabuk gabungan, daya.
Abstract
Pico hydro power plants use the flow of water as an energy source to drive turbines which then transmit the rotation to the generator. In order for the turbine rotation to be moved efficiently to the generator, a pulley and V-belt system is used. This study aims to determine the effect of the system and the ratio of pulley to power output on generators. In this study, two pulley systems were used, namely the open belt pulley system or 2-level pulley system, and the combined belt system or 4-level pulley system. In addition, three different pulley ratios are used, namely 1:1, 1:3, and 1:8. The data taken in this study include rotation speed (rpm), Voltage (Volts), current (amperes), power (Watts), torque (Newton meters), angular velocity (w), and belt rotation speed (Vp). The results showed that a 4-level pulley system with a ratio of 1:8 provided the highest value for the generator rpm, which was 1063.6 rpm, and a no-load Voltage of 57.4 Volts DC.
Keywords: pulley, v-belt, open belt system, combined belt system, power.
PENDAHULUAN
Kebutuhan energi listrik di Indonesia saat ini semakin meningkat dari waktu ke waktu. Namun, sumber energi yang digunakan masih berbahan dasar fosil seperti minyak bumi dan batu bara. Penggunaan sumber energi fosil ini menyebabkan polusi yang berdampak negatif pada lingkungan dan makhluk hidup akibat emisi pembakarannya (KESDM, 2014).
Selain itu, sumber energi fosil ini juga bersifat tak terbarukan, yang berarti akan habis jika terus digunakan secara berlebihan. Oleh karena itu, penting untuk mengembangkan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan dapat menggantikan penggunaan bahan bakar fosil. Salah satu solusinya adalah memanfaatkan energi aliran air melalui pembangkit listrik tenaga air (PLTA). Namun, masih ada daerah-daerah terpencil yang sulit dijangkau oleh jaringan listrik PLN. Untuk mengatasi hal ini, salah satu pilihan yang cocok adalah Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro (PLTPH), yang
memanfaatkan sumber energi air dengan debit kecil;
(Putra, 2020), terutama di daerah pedesaan yang memiliki potensi energi air yang melimpah. Dalam PLTPH, air dengan debit kecil dapat menggerakkan turbin yang selanjutnya akan memutar generator untuk menghasilkan listrik. Untuk menghubungkan turbin dengan generator, digunakan sistem transmisi pulley dan rasio pulley yang sesuai (Prayuda, 2014).
Maka dari itu, sistem pulley apa yang dapat menghasilkan daya yang besar dan berapa rasio yang dibutuhkan (Ismayana, 2021). Berdasarkan penelitian sebelumnya yaitu pengembangan dua jenis rasio dengan satu sistem transmisi pulley. Maka didalam penelitian ini dilakukan pembaruan yakni 3 jenis rasio dengan dua sistem transmisi pulley.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini akan menguji pengaruh sistem pulley dan rasio pulley terhadap daya yang dihasilkan generator pada pembangkit listrik tenaga pikohidro.
41
Sebelum melakukan pengujian hal yang pertama yang dilakukan adalah menentukan diameter pulley yang akan digunakan. Selanjutnya, dilakukan pengujian pada sistem dan rasio pulley pada PLTPH dengan cara pengamatan dan pengambilan data pada alat ukur.Perhitungan Perencanaan Trasnmisi Pulley Dan Belt
Parameter yang digunakan untuk menentukan ukuran pulley dan belt: Diameter Turbin (Drunner)= 0.48155 mm (diameter runner turbin), Ketinggian jatuh air (H) = 2,5 meter, rpm minimal generator yang akan dicapai (ngenerator = 400 rpm), diameter pulley generator = 101,6 mm ~ 4 inch. sebagai berikut : 1. Menghitung rpm pada turbin berdasarkan
diameter turbin dan ketinggian air yang dihitung menggunakan persamaan (1) (Yuniarti, 2012)
:
𝑛𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 =
41 𝑥 √𝐻
𝐷𝑟𝑢𝑛𝑛𝑒𝑟 (1)
Dari persamaan (1) didapat rpm turbin sebesar 134,62 rpm.
2. Menetukan Ukuran pulley turbin dari rpm generator yang akan dicapai serta diameter pulley generator menggunakan rasio Kecepatan dengan persamaan (2) (Yuniarti, 2012):
𝑟𝑛𝑐 = 𝑛𝑔
𝑛𝑡 (2)
Dimana, rnc = Rasio Kecepatan, dan nt = Putaran turbin (rpm). didapat hasil yaitu, 2,971327 dan diameter pulley Turbin didasarkan pada ukuran diameter pulley generator, rasio kecepatan putaran antara turbin dan generator. (Yuniarti, 2012). dapat dilihat dalam persamaan berikut :
𝑑𝑝𝑡 = 𝑑𝑝𝑔 𝑥 𝑟𝑛𝑐 (3) Dimana, rnc = Rasio Kecepatan, dpg = Diameter pulley generator (mm),dan dpt = Diameter pulley turbin (mm). didapat hasil 30,18 cm ~ 12 inch. Jadi, ukuran pulley turbin yang digunakan adalah 12 inch.
3. Menghitung perbandingan rasio kecepatan dari ukuran diameter pada setiap sistem transmisi pulley dan sabuk. Diameter pulley yang digunakan pada sistem 2 tingkat adalah 12 inch dengan 4 inch
dan 4 inch dengan 4 inch, untuk pulley diameter 12 dan 4 inch digunakan sebagai acuan pada pulley turbin dan pulley generator, perbandingan rasio kecepatanya adalah :
1:1, Perbandingan kecepatan pada sistem pulley 2 tingkat adalah 1:1.
12:3, Perbandingan kecepatan pada sistem pulley 2 tingkat adalah 1:3.
Diameter pulley yang digunakan pada sistem 4 tingkat adalah 12 dengan 3 inch dan 8 inch dengan 4 inch, ukuran pulley 8 + 3 inch digunakan sebagai gabungan untuk sistem 4 tingkat, perbandingan rasio kecepatanya adalah :
3 12 𝑥 4
8= 1
8 , Perbandingan kecepatan pada
sistem pulley 4 tingkat adalah 1:8.
4. Menentukan ukuran sabuk yang akan digunakan dari ukuran pulley pada drive 2 pulley dapat diperkirakan dengan menggunakan persamaan (4) (Penche dan Minas, 1998); (Ir. Sularso, 2004) : 𝐿 = 2𝐶 + 𝜋
2(𝐷𝑝1 + 𝐷𝑝2) + 1
4𝐶 (𝐷𝑝1 + 𝐷𝑝2)2 (4) Dimana, L = Panjang belt (mm), C = Jarak sumbu poros (mm), Jarak sumbu poros (C) harus sebesar 1,5 sampai 2 kali diameter puli besar, maka C = 2D2, dan mendapat hasil sebagai berikut :
Panjang Sabuk sistem pulley 2 tingkat diameter 4 inch dan 4 inch sebesar 725,424 𝑚𝑚, Panjang Sabuk sistem pulley 2 tingkat diameter 12 inch dan 4 inch sebesar 1874,181 𝑚𝑚, Panjang Sabuk sistem pulley 4 tingkat diameter 12 inch dan 3 inch sebesar 1838,801 𝑚𝑚, Panjang Sabuk sistem pulley 4 tingkat diameter 8 inch dan 4 inch sebesar 1297,686 𝑚𝑚
5. Menentukan jarak kedua poros pada setiap pulley sabuk dengan persamaan (5) (Ir. Sularso, 2004)
:
𝐶 = 𝑏 + √𝑏2− 8(𝐷1− 𝐷2)2 8
(5)
Dengan persamaaan (6)
𝑏 = 2 𝑥 𝐿 − 𝜋(𝐷1− 𝐷2) (6) Didapat hasil, Jarak poros sistem pulley 2 tingkat diameter 4 inch dan 4 inch sebesar 362,712 𝑚𝑚 ~ 36,271 𝑐𝑚, Jarak poros sistem
42
pulley 2 tingkat diameter 12 inch dan 4 inch sebesar 770,88 𝑚𝑚 ~ 77,088 𝑐𝑚, Jarak poros sistem pulley 4 tingkat diameter 12 inch dan 3 inch sebesar 731,01 𝑚𝑚 ~ 73,101 𝑐𝑚, Jarak poros sistem pulley 2 tingkat diameter 8 inch dan 4 inch sebesar 566,81 𝑚𝑚 ~ 56,681 𝑐𝑚.Pengujian Generator
Pengujian ini untuk mengetahui keluaran tegangan dan arus keluaran generator pada rpm yang telah ditentukan sebagai tolak ukur pada saat pengujian.
Pengujian arus dapat dilihat pada Tabel 1, dan pengujian tegangan dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 1. Pengujian Rpm dan Arus Generator
No Rpm Arus (A)
1. 50 0,23
2. 100 0,88
3. 150 1,385
4. 200 2
5. 250 2,54
6. 300 3,13
7. 350 3,62
8. 400 4
Tabel 2. Pengujian Rpm dan Tegangan Generator
No Rpm Arus (A)
1. 250 13,3
2. 400 19,4
3. 600 30,81
4. 800 40,79
5. 1000 49,5
6. 1200 58,4
7. 1400 69,6
8. 1600 82,6
9. 1800 91,2
10 2000 100
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dari penelitian ini berupa rangkaian alat praktik pembangkit listrik tenaga pikohidro dengan variasi rasio dan sistem pulley dengan diameter pulley 12inch, 8inch, 4inch, 3inch. Diameter pulley digunakan untuk mengetahui rasio yang akan digunakan (Amin, dkk, 2019). Pulley tersebut digunakan sebagai alat transmisi dari turbin ke generator dengan sabuk-v sebagai penghubung masing-masing pulley. Dalam penelitian ini menggunakan rasio dan sistem pulley 4 tingkat dengan rasio 1:8, sistem pulley 2 tingkat dengan rasio 1:1 dan 1:3. Sistem pulley 2 tingkat memiliki nama lain yaitu, sistem sabuk terbuka (Open Belt System), sedangkan sistem 4 tingkat dengan nama lain sistem sabuk gabungan (Compoud Belt System)
(Guwowijoyo, 2013).
Penelitian ini menggunakan generator DC dan lampu DC 5 Watt 12 Volt sebagai beban, serta menggunakan modul step down dc converter XL7015 sebagai penurun tegangan yang dikeluarkan generator, dengan spesifikasi modul yaitu, input sebesar 5Volt hingga 80Volt, sedangkan output memiliki rentang tegangan sebesar 5Volt hingga 20Volt Pemasangan stepdown dapat dilihat pada Gambar 1. Pada Gambar 2, Gambar 3, dan Gambar 4 adalah realisasi alat berupa sistem pulley pada pembangkit listrik tenaga pikohidro.
Gambar 1. Realisasi Rangkaian Penurun Tegangan
Gambar 2. Realisasi Rangkaian Pulley Rasio 1:1
Gambar 3. Realisasi Rangkaian Pulley Rasio 1:3
43
Gambar 4. Realisasi Rangkaian Pulley Rasio 1:8 Hasil PenelitianData yang diperoleh dari hasil pengujian dan penelitian tentang pengaruh rasio dan sistem pulley terhadap keluaran daya pada generator dengan debit air sebesar 5 Liter/detik adalah sebagai berikut :
Tabel 3. Pengukuran Tegangan dan Arus Menggunakan Beban No Tegangan
(V)
Arus (A)
Daya (W) Rasio
1:1
1. 7,43 0,25
1,77
2. 7,39 0,26
3. 7,40 0,23
Rata-rata 7,4 0,24
Rasio 1:3
1. 12,05 0,245
2,94
2. 12,04 0,243
3. 12,06 0,246
Rata-rata 12,05 0,244 Rasio
1:8
1. 12,27 0,256
3,15
2. 12,24 0,258
3. 12,28 0,257
Rata-rata 12,26 0,257
Perhitungan Daya Menggunakan Beban Lampu Pada Tabel 3, daya dapat dihitung dengan rata-rata hasil pengambilan data arus dan tegangan dengan persamaan (7) :
𝑃 = 𝑉 𝑥 𝐼 (7)
Dimana, P = Daya (W), V = Tegangan (V), dan I = Ampere (A), dan mendapat hasil daya pada rasio 1:1 sebesar 1,77 Watt, pada Rasio 1:3 daya yang didapat sebesar 2,94 Watt, dan pada Rasio 1:8 daya yang didapat sebesar 3,15 Watt.
Tabel 4. Pengukuran Rpm dan Perhitungan Torsi Tanpa Beban
No 𝑛𝑡 𝑛𝑔 Torsi
(Turbin)
Torsi (Generat
or) Rasio
1:1 1. 171,4 165,4
5,49 5,66
2. 170 165,7 3. 169,8 164,8 Rata-
rata
170,4 165,3 Rasio
1:3 1. 171,1 503,9
5,46 1,85
2. 171,2 506,9 3. 172 503,9 Rata-
rata
171,4 504,9 Rasio
1:8 1. 140,6 1062
6,61 0,88
2. 142,2 1063 3. 142,2 1066 Rata-
rata
141,6 1063, 6
Perhitungan Torsi Tanpa Beban
Pada Tabel 4, torsi dapat dihitung dari hasil rata-rata rpm yang diambil dengan menggunakan rumus persamaan (8) (Christiawan, dkk, 2017) :
𝑇 = 𝑃𝑎
2 𝑥 𝜋 𝑥 𝑛 60
(8)
Dimana, T = Torsi (N.m), Pa = Daya Hidrolis (Watt), n = Jumlah Putaran (rpm), dan Π = 3,14
Dengan daya hidrolis pada persamaan (9) (Ismayana, 2021) :
𝑃𝑎= 𝑄 𝑥 𝐻 𝑥 𝜌 𝑥 𝑔 𝑥 𝜂𝑡 (9) Dimana, Q = Debit air (m3/s), g = Gravitasi (9,81m/s2), ρ = Masa jenis air 1000 kg/m3, Pa = Daya hidrolis air (Watt), dan ηt = Efisiensi Turbin 80%, dan didapat sebagai berikut :
Daya hidrolis didapat dari nilai Q = 0,005 m3/s, nilai H = 2,5 meter, nilai ρ = 1000 kg/m3, nilai g = 9,81 m/s2 , dan nilai ηt = 80 %, hasil sebesar 98 Watt.
Hasil torsi rasio 1:1 sebesar 5,49 Nm pada turbin dan sebesar 5,66 Nm pada pulley generator.
Rasio 1:3, torsi turbin sebesar 5,46 Nm dan sebesar
44
1,85 Nm pada pulley generator. Rasio 1:8 torsi turbin sebesar 6,61 Nm dan sebesar 0,88 Nm pada pulley generator.Tabel 5. Pengukuran Rpm dan Perhitungan Torsi Berbeban
No 𝑛𝑡 𝑛𝑔 Torsi
(Turbin)
Torsi (Generator) Rasio
1:1 1. 161 160
5,82 5,87
2. 160,3 159,4 3. 160,8 159,2 Rata-
rata 160,7 159,5 Rasio
1:3 1. 164,9 490,7
5,67 1,90
2. 164,9 492,2 3. 164,6 492,6 Rata-
rata 164,8 491,8 Rasio
1:8 1. 136,6 1026
6,89 0,91
2. 135,4 1022 3. 135,2 1020 Rata-
rata 135,7 1022,6
Perhitungan Torsi Menggunakan Beban
Pada Tabel 5, torsi dapat dihitung dari hasil rata-rata rpm yang diambil dengan menggunakan rumus Persamaan (8) dan daya hidrolis pada Persamaan (9), dan didapat sebagai berikut :
Daya hidrolis didapat dari nilai Q = 0,005 m3/s, nilai H = 2,5 meter, nilai ρ = 1000 kg/m3, nilai g = 9,81 m/s2 , dan nilai ηt = 80 %, sehingga didapat hasil sebesar 98 Watt.
Dan didapat hasil torsi pada rasio 1:1 sebesar 5,82 Nm pada turbin dan sebesar 5,87 Nm pada pulley generator. Pada rasio 1:3, torsi turbin sebesar 5,67 Nm dan sebesar 1,90 Nm pada pulley generator. Pada rasio 1:8 torsi turbin sebesar 6,81 Nm dan sebesar 0,91 Nm pada pulley generator. Besar kecilnya hasil torsi pada turbin dipengaruhi oleh beban daya yang digunakan pada generator. Beban daya yang digunakan itu juga mempengaruhi kecepatan putaran pada generator dan turbin.
Tabel 6. Perhitungan Kecepatan Sudut dan Putaran Sabuk
Kondisi Rpm G Ꙍ Vp
Rasio 1:1 Tanpa
Beban 165,3 17,30 0.878 Beban 159,5 16,69 0,848
Rasio 1:3 Tanpa
Beban 504,9 52,84 2,684 Beban 491,8 51,47 2,614
Rasio 1:8
Belt 1 Belt 2
Tanpa
Beban 1063,6 111,3 2,258 5,655 Beban 1022,6 107 2,162 5,437 Perhitungan Kecepatan Sudut dan Sabuk Dari Tabel 6, kecepatan sudut dengan persamaan (10) (Novitasari, 2018) :
𝜔 = 2 𝑥 𝜋 𝑥 𝑛𝑝
60 (10)
Dimana, ω = Kecepatan Sudut (m/s), dan np = jumlah putaran pulley (rpm), dan kecepatan keliling dengan persamaan (11) (Novitasari, 2018):
𝑣𝑝= 𝜋 𝑥 𝐷𝑝 𝑥 𝑛𝑝
60 𝑥 1000 (11)
Dimana, Vp = Kecepatan Putaran (m/s), Dp = Diameter pulley (mm), dan np = jumlah putaran pulley (rpm), dan di dapat hasil,
Kecepatan sudut pada rasio 1:1 memiliki hasil sebesar 17,30 m/s pada kondisi tanpa beban dan sebesar 16,69 m/s pada kondisi berbeban. Pada rasio 1:3 memiliki hasil kecepatan sudut sebesar 52,84 m/s pada kondisi tanpa beban dan sebesar 51,47 m/s pada kondisi berbeban. Pada rasio 1:8 memiliki hasil kecepatan sudut sebesar 111,32 m/s pada kondisi tanpa beban dan sebesar 107,03 m/s pada kondisi berbeban.
Kecepatan Putaran Sabuk Rasio 1:1 memiliki hasil sebesar 0,878 m/s pada kondisi tanpa beban dan sebesar 0,848 m/s pada kondisi berbeban. Pada rasio 1:3 memiliki kecepatan putaran sabuk sebesar 2,684 m/s dan sebesar 2,614 m/s pada kondisi berbeban.
45
Pada rasio 1:8 memiliki kecepatan putaran sabuk sebesar 2,258 m/s pada sabuk 1 dan 5,655 m/s pada sabuk 2, pada kondisi berbeban memiliki hasil sebesar 2,162 m/s pada sabuk 1 dan sebesar 5,437 m/s pada sabuk 2.Tabel 7. Perhitungan Potensi Daya No Torsi
(Nm)
Kecepatan Sudut
(Ꙍ)
Daya (W) Rasio
1:1
1.
5,49 17,30 94,97Rasio 1:3
1.
5,46 52,84 288,5Rasio 1:8
1.
6,61 111,32 735,8Perhitungan Potensi Daya
Pada Tabel 7, dapat menghitung potensi daya berdasarkan torsi dan kecepatan sudut dengan persamaan (12) (Novitasari, 2018)
:
𝑃𝑔= 𝑇 𝑥 𝜔 (12)
Dimana, Pg = Daya pada pulley generator (Watt), dan didapat hasil sebagai berikut :
Pada rasio 1:1 memiliki potensi daya sebesar 94,97 Watt. Pada rasio 1:3 memiliki potensi daya sebesar 288,5 Watt. Pada rasio 1:8 memiliki potensi daya sebesar 735,8 Watt.
Tabel 8. Pengukuran tegangan tanpa beban
No Tegangan
Rasio 1:1
Rasio 1:3
Rasio 1:8
1. 7,83 26,03 57,63
2. 7,80 26,19 57,18
3. 7,81 25,95 57,64
Rata-
rata 7,80 26 57,4
Pengukuran Tegangan Generator
Pada Tabel 8, didapat hasil dari pengukuran tegangan yang dihasilkan generator yang diuji pada kondisi tanpa menggunakan beban daya, dan mendapat hasil, rasio 1:1 sebesar 7,80 VDC, rasio 1:3 sebesar 26VDC,
rasio 1:8 sebesar 57,4VDC.
Tabel 9. Perhitungan Efisiensi Daya Rasio
Pulley
Efisiensi Daya
1:1 1,80
1:3 3
1:8 3,2
Perhitungan Efisiensi
Pada Tabel 9 didapat dari perhitungan efisiensi, dengan persamaan (13) (IMIDAP, 2008), (IMIDAP, 2009), (Penche & Minas, 1998) :
𝜂 = 𝑃𝑔
𝑃𝑎 𝑥 100% (13) Dimana, η = Efisiensi (%), dan di dapat hasil, dari perbandingan daya generator kondisi berbeban dengan daya hidrolis, sehingga didapat hasil,
pada rasio 1:1 memiliki efisiensi daya sebesar 1,80 %. Pada rasio 1:3 memiliki efisiensi daya sebesar 3 %. Pada rasio 1:8 memiliki efisiensi daya sebesar 3,2 %.
Pembahasan
Dari data tabel perhitungan, dapat digambarkan dalam bentuk grafik pada setiap data yang diambil.
Berikut adalah gambar grafik dari hasil perhitungan dan pengujian pada rasio dan sistem pulley.
Rpm Turbin
Hasil rpm Gambar 5, didapat dari debit air sebesar 5 liter/detik. Pada rasio 1:1 dan 1:3 memiliki hasil rpm yang hampir sama, namun pada saat pengujian rasio 1:1 air yang jatuh tidak stabil. Pada rasio 1:8 memiliki hasil rpm yang rendah yaitu 141,6 pada kondisi tanpa beban dan 135,7 pada kondisi berbeban lampu 5 Watt 12 Volt. Hal itu dikarenakan rasio tersebut menggunakan 2 sabuk sebagai penghubung dan tarikan sabuk mempengaruhi putaran turbin.
46
Gambar 5. Grafik Rpm TurbinRpm Generator
Pada Gambar 6, hasil dari ketiga sistem ataupun rasio pulley tersebut didapat kecepatan putaran generator yang paling terbesar adalah pada sistem pulley 4 tingkat dengan rasio 1:8 yaitu sebesar 1063,6 rpm pada kondisi tanpa beban dan 1022,6 pada kondisi berbeban lampu 5Watt 12Volt. Penurunan rpm saat diberi beban dipengaruhi oleh penambahan beban daya (lampu) yang dihubungkan dengan generator, hal itu dikarenakan saat generator diberi beban, arus beban akan menghasilkan fluksi lawan terhadap fluksi medan, sehingga fluksi medan berkurang.
Terjadinya pengurangan fluksi medan ini, mengakibatkan putaran rotor akan menjadi berat maka, kecepatan putaran generator akan berkurang (Al Amin, 2016). Jadi, jika semakin besar arus, gaya lawannya juga akan smeakin besar sehingga kecepatan putaran pada generator akan semakin berkurang (Perawati, 2017).
Gambar 6. Grafik Rpm Pulley Generator Torsi Turbin
Pada Gambar 7, menunjukan torsi turbin Pada sistem pulley 2 tingkat rasio 1:3 memiliki torsi ringan Dengan torsi sebesar 5,46 Nm pada kondisi tanpa beban, dan 5,67 Nm pada kondisi berbeban. Besar kecilnya hasil torsi dipengaruhi oleh kecepatan putaran (rpm).
Gambar 7. Grafik Torsi Turbin Torsi Pulley Generator
Pada Gambar 8, menunjukan torsi pulley generator Pada sistem pulley 4 tingkat rasio 1:8 memiliki torsi ringan namun memiliki kecepatan putaran (rpm) pada generator yang tinggi dengan torsi sebesar 0,88 Nm pada kondisi tanpa beban, dan 0,91 Nm pada kondisi berbeban. Besar kecilnya hasil torsi dipengaruhi oleh kecepatan putaran (rpm).
Gambar 8. Grafik Torsi Pulley Generator Tegangan Generator
Pada Gambar 9, menunjukan tegangan yang dikeluarkan generator Dari ketiga sistem ataupun rasio pulley tersebut. Pada sistem pulley 4 tingkat dengan rasio 1:8 memiliki keluaran tegangan yang paling besar yaitu 57,4 Volt. Hal tersebut di karenakan pada rasio 1:8 memiliki kecepeatan putaran yang relatif lebih tinggi. Jadi hasil keluaran tegangan generator di pengaruhi oleh kecepatan putaran generator itu sendiri.
Gambar 9. Grafik Pengukuran Tegangan Generator
47
Tegangan dan Arus Generator BerbebanPada Gambar 10, menunjukan tegangan dan arus yang dikeluarkan generator Pada rasio 1:3 dan 1:8, tegangan diturunkan terlebih dahulu menggunakan step down DC converter menyesuaikan Voltase pada lampu yang digunakan yaitu 12 Volt. Akhirnya pada hasil keluaran tegangan pada rasio 1:8 terbuang sangat banyak, 57VDC menjadi 12,26VDC dengan arus 0,257 A. Hasil Pengukuran tegangan dan arus menggunakan beban tersebut didapat hasil kurang maksimal dikarenakan aliran jatuh air memiliki debit yang kurang dari perencanaan awal yaitu dari 8 liter/detik menjadi 5 liter/detik. Sehingga pada rasio 1:1 nyala lampu sangat redup dan hanya berkedip, hal tersebut juga di karenakan tegangan yang masuk hanya sebesar 7,4VDC dengan arus 0,24 A, sedangkan tegangan yang dibutuhkan lampu sebesar 12Volt, dan mempengaruhi keluaran arus.
Gambar 10. Grafik Pengukuran Tegangan dan Arus
Potensi Daya
Pada Gambar 11 dan Gambar 12 menunjukan potensi daya generator pada kondisi tanpa beban diperoleh berdasarkan torsi dan kecepatan sudut, sedangkan daya pada kondisi berbeban diperoleh berdasarkan tegangan dan arus. Dari ketiga sistem ataupun rasio pulley tersebut. Pada sistem pulley 4 tingkat dengan rasio 1:8 memiliki potensi daya sebesar 735,5 Watt dan memiliki hasil daya 3,15 Watt pada kondisi berbeban.
Gambar 11. Grafik Daya
Gambar 12. Grafik Potensi Daya Efisiensi Daya
Pada Gambar 13 menunjukan hasil yang rendah dikarenakan daya yang digunakan beban yang kecil yaitu sebesar 5 Watt 12 Volt, sehingga persentasi efisiensi menjadi rendah. Dengan hasil yang paling besar yaitu pada rasio 1:8 sebesar 3,2%.
Gambar 13. Grafik Efisiensi Daya Keuntungan dan Kerugian Penggunaan Pulley Penggunaan transmisi pulley dan sabuk v memiliki keuntungan yaitu, Pemindahan tenaga berlangsung secara elastis, Tidak berisik, Mudah dalam perakitan, mudah dalam perawatan. Penggunaan transmisi pulley dan sabuk v memiliki kerugian yaitu: Slip yang terjadi mengakibatkan rasio angka putaran tidak konstan, Menggunakan tempat pemasangan yang lebih besar.
PENUTUP Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian, kesimpulan yang didapat yaitu rasio pulley mempengaruhi keluaran daya yang di hasilkan oleh generator. Semakin besar rasio yang digunakan maka putaran generator akan semakin cepat dan daya yang dikeluarkan akan semakin besar. Dengan hasil, potensi daya yang didapat yaitu pada rasio 1:1 adalah 94,97 Watt, sedangkan pada kondisi berbeban adalah 1,77 Watt.
Pada rasio 1:3 memiliki potensi daya sebesar 288,5 Watt, sedangkan pada kondisi berbeban adalah 2,94 Watt. Pada rasio 1:8 memiliki potensi daya sebesar 735,8 Watt, sedangkan pada kondisi berbeban adalah 3,15 Watt. Pengaruh dari perbedaan penggunaan antara sistem transmisi pulley 2 tingkat dan transmisi pulley 4 tingkat adalah pada sistem pulley 2 tingkat
48
menghasilkan rpm dan daya yang relatif rendah dan memerlukan sedikit tempat, sedangkan pada sistem pulley 4 tingkat memiliki hasil rpm dan daya yang relatif tinggi namun akan memakan tempat yang banyak.Saran
Penelitian ini ada beberapa saran dari peneliti adalah, diharapkan untuk membuat penutup untuk generator agar tidak terkena air. Pada saat menggunakan alat pengujian yang rentan air, hindarkan dari air atau dibuatkan pelindung agar tidak terjadi eror saat pengujian. Rangka pada turbin disarankan menggunakan bahan yang tahan terhadap air untuk menghindari korosi, Menentukan beban yang sesuai dengan tegangan keluaran generator, jika tidak menggunakan stepdown.
DAFTAR PUSTAKA
Al Amin. M. Saleh. 2016. Fluktuasi Beban Pada Generator Set. Jurnal Ampere, Volume 1, Nomor 2, 50-59.
Amin. Amirul, Hartono. Priyagung, dan Lesmana.
Unung. 2019. Pengaruh Variasi Diameter Pulley Terhadap Daya Listrik Yang Dihasilkan Pada Prototype Turbin Pelton.
Jurnal Teknik Mesin, Volume 12, Nomor 1.
Christiawan. Donny., Jasa, Lee., dan Sudarmojo, Yamu. Prapto. 2017. Studi Analisis Pengaruh Model Sudu Turbin Terhadap Putaran Pada Pembangkit Listrik Tenaga Miko Hidro (PLTMH). Teknologi Elektro, Volume 16 , Nomor. 02, 104-111.
Guwowijoyo. Fransiscus Xaverius. 2013. Elemen Mesin Transmisi Sabuk-V. Jakarta:
Universitas Pancasila.
IMIDAP. 2008. Pedoman Studi Kelayakan PLTMH.
Direktorat Jendral Listrik dan Pemanfaatan Energi. Jakarta: Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral.
IMIDAP. 2009. Studi Kelayakan Mekanikal Elektrikal. Direktorat Jendral Listrik dan Pemanfaatan Energi. Jakarta: Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral.
Ir. Sularso. M. 2004. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: PT.
Pradnya Paramita.
Ismayana, Teguh Malik. 2021. Studi Eksperimental Pengaruh Variasi Rasio Pulley Terhadap Daya Listrik Yang Dihasilkan Generator Pada Turbin Pelton. Sumatra Utara : Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara.
KESDM. 2014. Kebijakan Pengembangan Tenaga Air. Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia
Novitasari. Yulita. Dea. 2018. Perhitungan Ulang Trasnmisi Sabuk Dan Puli Serta Pemilihan Alternator Pada Kinetic Flywheel Convertion I (KFC I) Untuk Memaksimalkan Kerja Alat Di Terminal BBM Surabaya Group- Pertamina Perak.
Surabaya: Departemen Teknik Mesin Industri.
Penche. & Minas. 1998. Layman’s Handbook on How to Develop A Small Hydro Site. Directorate General for Energy, Comission of the Europen Communities by European Small Hydropower Association (ESHA).
Perawati. 2017. Karakteristik Generator Sinkron Yang Berbeban Berat Dan Tidak Konstan.
Jurnal Ampere, Volume 2, Nomor 2, 115- 120.
Prayuda. Danang. Angga. 2014. Perencenaan Transmisi Sabuk V dan Pulley pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikohidro.
Jember : Universitas Jember.
Putra. Dwi. Yansah. 2020. Rancang Bangun Turbin PLTMH Dengan Sumber Air Kecil. Jambi:
Universitas Batanghari.
Yuniarti. Erliza. 2012. Rancangan Parameter Turbin Crossflow. Berkala Teknik, Volume 2, Nomor 4
